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闭口型压型钢板与钢筋桁架之比较

2020-01-02 10:55浏览数:353

闭口型压型钢板与钢筋桁架之比较

案例:江西某超高层钢结构建筑,楼高约300米,采用内筒外框钢结构,混凝土楼的板厚度大部分为120mm,常规跨距最大约为3300mm,恒载为4.8KN/m2,活载为3.0KN/m2

一.闭口型压型钢板技术方案

   基于以上工程实际情况,楼板总厚120mm,跨距不大于3300mm,经过我司计算建议:在无需临时支撑的情况下,选用YXB65-170-510、0.75mm厚度的闭口板,屈服强度fy≥410N/mm2, 双面镀锌总量为275g/m2

压型钢板断面图

(压型钢板断面图

1. 选用闭口型压型钢板优势及其应用

            闭口型压型钢板被广泛应用于大量的工程中,尤其是钢结构的超高层办公楼项目中。因为在超高层办公楼中,使用荷载均在5.0KN/m2之下,次梁的间距在3米左右,楼板总厚在120mm或130mm左右,在此工况下,闭口板是最优的选择。不需要加临时支撑,可以代替板底钢筋,作为组合楼板承担受力,耐火性能优,并且不需要防火涂料,施工方便。所以,该板型得到了广大业主和设计师的青睐,在北京上海、天津、南京、杭州、长春、无锡等一二线城市被广泛应用。譬如:


    中央电视台新台址                北京                 超高层钢结构

    北京国贸三期                       北京                 超高层钢结构

    北京银泰中心                       北京                 超高层钢结构

    北京中石油大厦                   北京                 超高层钢结构

    人民日报社大楼                   北京                 超高层钢结构

    北京中关村金融中心            北京                 超高层钢结构

    北京中石油大厦                   北京                 超高层钢结构

    人民日报社大楼                   北京                 超高层钢结构

    望京SOHO大楼                   北京                 超高层钢结构

    LG双子星大厦                      北京                 超高层钢结构

    北京城建大厦                       北京                 超高层钢结构

    北京雪莲大厦                       北京                 超高层钢结构

    北京中石化大厦                   北京                 超高层钢结构

    北京世纪财富                       北京                 高层钢结构

    北京中关村立方庭大厦         北京                 高层钢结构


    上海平安金融大厦                上海                 超高层钢结构

    上海新鸿基大厦                    上海                 超高层钢结构

    中融碧玉蓝天大厦                上海                 超高层钢结构

    上海世茂国际广场                上海                 超高层钢结构

    上海外滩中信城                    上海                 超高层钢结构

    上海金融发展大厦                上海                 超高层钢结构

    上海汇京国际广场                上海                 超高层钢结构

    上海信息枢纽大楼                 上海                 超高层钢结构

    上海中铁Ⅱ号楼                     上海                 超高层钢结构

    上海黄埔区155大楼              上海                 超高层钢结构

    上海雅居乐大厦                    上海                 超高层钢结构

    上海同盛大厦                       上海                  高层钢结构


    天津国贸大楼                       天津                  超高层钢结构

    天津津塔                               天津                  超高层钢结构

    天津数字电视大厦                 天津                  超高层钢结构

    南京新百大厦                        南京                  超高层钢结构

    南京金奥大厦                        南京                  超高层钢结构

    南京锦盈大厦                        南京                  超高层钢结构

    南京江苏银行总部大厦          南京                  超高层钢结构

    南京中央广场大楼                 南京                  高层钢结构

    长春汽车博览馆大楼            长春                   高层钢结构

    杭州西子联合大厦                杭州                   高层钢结构

    石家庄开元广场                   石家庄                高层钢结构

    江阴魔方时代广场大厦         江阴                   高层钢结构

    长沙国金中心                       长沙                   超高层钢结构


(以上为不完全统计)


从以上高层、超高层的楼板系统选用来看,全部选用闭口板,可见闭口板对于办公楼一类的高层建筑是非常适用的,而且以上建筑的梁跨特点特别适合采用闭口板(跨距均在3m左右,楼板厚度120 mm或130mm),使其技术经济性发挥的恰到好处,也就是说这正适合用于闭口板。而闭口板的缺点却是如果建筑物的次梁跨距超过4m,则需要选择比较厚的钢板,则成本上会增加不少。

2. 闭口型YXB65-170-510压型钢板,其主要优点为:

? 较小的楼板总厚本工程钢梁间距为3.3m,楼板总厚可取120mm。闭口型YXB65-510压型钢板肋底部分的小开口15mm(用于悬吊系统),楼板总厚减去15mm后,有效厚度(净厚度)为105mm。超高层和大跨度建筑对楼板平面内刚度有较高要求(电算中通常假定为无限刚),楼板刚度只有通过增加板厚来加强,所以楼板最小净厚度至少≥100mm。采用YXB65-510压型钢板在楼板净厚度相同的情形下,楼板总厚最小。


? 极佳的受力特性YXB65-510 压型钢板具有独特的楔型断面,它的肋四周完全被混凝土握裹,大大增加了钢板与混凝土的接触面,更为重要的是,在组合楼板受弯的状态下,混凝土与闭口肋之间会产生一定的压力,弯距越大,压力越大,在混凝土与压型钢板之间摩擦系数恒定的情形下,这种压力将使混凝土与压型钢板的握裹力大大增加。此外,闭口板的形心接近板底,在相同楼板厚度情况下,组合楼板的内力臂最大,可抵抗更大的跨中正弯距。其组合楼板有很大的承载力,一般情形下可替代全部板底钢筋。


? 良好的抗火性能YXB65-510压型钢板由于其板肋四周均被混凝土包裹,类似于钢筋混凝土楼板中的板底钢筋,在火灾情形下,即使平板部分退出工作,而板肋由于温度不高仍有足够的强度,当耐火设计满足时,在不做防火喷涂、不配置耐火钢筋的情形下,仍有很高的承载能力,可替代全部板底钢筋。当楼板总厚≧110mm时,可满足2.0小时耐火极限。


? 便利的悬吊系统YXB65-510在板底设置了卡槽,配合专用的两片式悬吊零件,可在板底任意位置设置可拆卸的吊点,避免事先预埋或事后钻孔以及施焊等作业,对空调风管、水喷淋管、强弱电桥架以及建筑平顶的悬吊提供了极大的便利及灵活性,同时造价较膨胀螺栓来的更为节省,而且不像使用膨胀螺栓那样会破坏楼板内的管线。

乐上楼承板提供的图片

(乐上楼承板提供的图片)


? 平整的板底外观 平整的顶面效果恰似刻意装修的天花板(详见我司提供之照片),在一些非必须吊顶的区域,提供了十分美观的顶面效果,省却吊顶的费用。


? 良好的安装安全性 采用压型钢板方案,由于在施工过程中,压型钢板作为永久性模板使用,为施工人员提供了一个安全的施工平台,使施工人员在施工过程中在这个平台上安全施工,避免安全隐患,在超高层工程中尤其重要。而使用现浇支模工法,因为需要高空作业而没有平台,为了避免发生安全事故,要采取种种安全措施,比如加设安全网等,但仍不能完全保证安全。在前不久江苏发生的钢筋笼垮塌事件就是因为高空作业,而保护措施不到位而造成人员死亡受伤事件的发生。所以从安全角度而言,采用压型钢板方案更加合理。图片由乐上楼承板提供

(图片由乐上楼承板提供)


? 优越的施工的简单便捷性 采用压型钢板方案,尤其是使用闭口型压型钢板,其优越的简单便捷性施工,是被无数个工程实际所证明的,采用闭口型压型钢板,可以省却铺设板底钢筋,无须支撑、无须拆模、可交叉作业,多楼层同时作业,大大提高施工速度,可以充分发挥钢结构建筑施工快速的主要优点,是采用钢结构结构形式的必然选择,否则钢结构的施工进度快捷的特点将被完全抹杀。根据实际工程经验,采用闭口型压型钢板方案,每周可以安装三层的楼板,(混凝土可以在压型钢板铺设好后,可以同时浇筑几层),而现浇支模方案每周只能浇筑一层(考虑到上一层的支撑必须支在下一层基本达到混凝土凝固后,而混凝土基本到强度的75%需要七天),这样采用闭口型压型钢板方案的进度是采用现浇支模工法的三倍,那整体的无论对于超高层建筑,还是希望能够跟早完工产生经济效益的钢结构工厂而言,施工时间的节省可见一斑,而由此而给业主带来的经济效益也是比较庞大的,尤其对于工业建筑而言,早一天开工生产的效益更是业主所关心的。压型钢板采用工厂化生产,工地干净整洁,管理方便;而现浇支模工法则是现场作业,相对湿作业比较多。


    采用闭口板预留洞做法:

(乐上楼承板提供的施工图片



采用闭口板预埋管做法:

? 良好的耐腐蚀性能 国家相关规范如《钢-混凝土组合楼盖结构设计与施工规程》(YB 9238-92)中对压型钢板材质有如下规定。

第2.1.3条:组合楼板用压型钢板应采用镀锌卷板,镀锌层两面总计275g/m2

我司生产的压型钢板基材采用双面镀锌总量为275g/m2的热浸镀锌钢卷,具有良好的耐腐蚀性能,能满足建筑物使用阶段的抗腐蚀要求,最大程度地保证建筑物的安全性。

二.钢筋桁架的优势和劣势:

钢筋桁架作为一种新的建筑材料,自有它存在的优势和特点:


1. 它可以作为双向板来适用,(另外一个方向另需配钢筋),这样在一些楼板为双向板的工程中,它有了用武之地,也解决了闭口板仅仅作为单向板的问题。


2. 钢筋桁架的无支撑跨距可以做得较大,这样在一些跨距超过4.0米的工程中,比如一些跨距较大的公建上可以采用钢筋桁架,经济性比闭口板更加有优势。

3. 钢筋桁架对于一些荷载比较大的工程,比如荷载超过10KN/m2的工程更加有优势,比如一些厂房的荷载会比较大,这样的工程选择钢筋桁架比较合适。


以上列举了钢筋桁架的优势和应用范围,但是它亦有一些不能回避的或者致命的缺陷:

1. 在施工阶段,钢筋桁架的底模是主要首冲承重元件,底模上方的钢筋桁架构成底模平板的加劲构件;底模和钢筋桁架彼此之间的结合,有赖于腹杆和底模平板的焊接品质。由于底模平板仅有0.4mm-0.5mm厚,焊接效果如何?不得而知(资料中未说明焊接方式以及强度)。是否顶得住彼此间的拉拔及剪力?值得探讨。


2. 钢筋桁架并非断面均匀组件,当反力(粱支座处,或临时支撑支座处)的位置正好落在弱截面时,底模肯定会产生局部挫屈。


3. 钢筋桁架在施工阶段(不论是板简支或连续跨),它的允许无支撑跨矩表肯定是按该公司自己计算的断面系数分析出来的,而且所计算出来的各种不同型号及不同钢筋尺寸的组合断面系数也一定是假设底模和钢筋桁架是“一体的”。


     综合上述两点问题,除非该公司曾做过多组的载重试验来验证所计算出断面系数的可靠性,而且所做载重试验的加载位置应是在底模上,而非钢筋桁架上。

如下图示:

4. 钢筋桁架的施工铺设较普通压型板难得多,其自重太沉,工人搬运很不安全,安装效率比较低。而由于钢筋桁架的钢筋密布,作为施工平台而言,效果很差,其他工种施工比较困难,钢筋绑扎也比较困难。


5. 雨季施工.桁架模板钢筋会有锈蚀,钢筋除锈工作量不小。

6. 钢筋桁架上面管线穿插比较困难,本工程若选用钢筋桁架,要打到3.3m的无支撑跨度需采用TD3-90,高90mm,上面仅有30mm,扣掉保护层只有15mm ,则管线只能顺着桁架方向铺设,不能斜着铺设,这样会增加管线的用量,增加了成本。


7. 施工过程中进行模板上运输,普通的压型板经简单处理,就能进行方便运输。


   另:钢筋桁架目前刚刚使用不就,在技术上经验相对也比较少,加工速度慢,而且,钢筋桁架运输比较麻烦,运费比较贵,运量有限,是否可以满足供货进度?无卡槽式悬吊系统,只能采取传统打胀栓的方式作吊点。而我司主做压型钢板,压型钢板成型机一次成型,加工速度比较快,能满足大量的供货需求,已做的大型工程和特殊工程比较多,经验相对比较丰富,工程中所能发生的一些技术工况,我司都有很好的处理方式。


项目举例一:


项目名称:石家庄北国——开元广场


业主:河北开元房地产有限公司


设计:中国建筑西北设计院上海分院


施工:北京中铁建设集团26项目部



项目概况:

原设计楼板采用杭萧生产的钢筋桁架,但在工程进行过程中,施工单位发觉钢筋桁架的卸车和吊装占用塔吊时间太长,(同样大小打包的钢筋桁架面积只有闭口型压型钢板的1/3,这意味着吊装钢筋桁架的塔吊利用率只有闭口型压型钢板的1/6),塔吊时间被占用,严重影响了其他施工工序的进行,同时,钢筋桁架自重太沉,工人安装费劲,在粱上人工搬运很不安全,安装效率低,严重影响了工程进度,而且混凝土浇铸后,板底漏浆现象严重,鉴于这种情况,业主要求设计改用闭口型压型钢板,从而大大加快了结构施工进度。



项目举例二:项目名称:南京锦盈大厦

业主:江苏绿源置业有限公司


设计:东南大学设计院


施工:杭萧安徽公司


项目概况:


   原设计楼板采用闭口板,钢结构由杭萧钢构安徽公司来施工,杭萧钢构称自家生产的钢筋桁架可以代替闭口板,后来业主采纳了杭萧钢构用钢筋桁架代替闭口板的建议,由杭萧钢构来施工。该大厦共28层,在使用过程中,原定的进度计划一拖再拖,已经远远影响到钢结构的吊装,因为吊装钢结构的塔吊很大程度上用于安装钢筋桁架,而且安装过程中,板底漏浆现象严重。因为是采用杭萧自己生产的产品,杭萧无法推卸责任,无法达到业主的进度要求,后来在和业主、设计方一起商量后决定从第十层改回用闭口板。


   以上两个工程为前期选用钢筋桁架,后期因为施工不便,工期拖沓而改成闭口板的鲜活的例子,还请业主慎重考虑,以免以蹈后辙。


三.经济比较


1.条件如下:(楼板厚度为120㎜,跨距为3.3米)。


1)钢筋桁架楼承板选用TD3-90, 单价为94元/m2;TD2-90, 单价为91元/m2;TD5-170, 单价为120元/m2


2)闭口型压型钢板选用YXB65-510、0.75厚,单价为85元/m2; YXB65-510、1.0厚,单价为110元/m2


3)钢筋桁架楼承板板面需另加一个方向附加钢筋?8@150,钢筋用量2.76kg/m2;闭口型压型钢板板面需另加两个方向附加钢筋?8@150,钢筋用量5.52kg/m2


2.钢筋桁架、闭口型压型钢板楼板造价:



项   目

型 号

用   量

单   价

均价(/m2)

     备注

钢筋桁架楼承板

TD3-90

78664.74m2

94/m2

96.14


钢筋桁架楼承板

TD2-90

24101.47m2

91/m2


钢筋桁架楼承板

TD5-170

12246m2

120/m2


现场附加钢筋

/

2.76kg/m2

3000t/m2

8.28


总    计




104.42



项     目

型 号

用   量

单   价

均价(/m2)

备   注

闭口板YXB65-510

0.75mm

102766.21m2

85/m2

87.66


闭口板YXB65-510

1.0mm

12246m2

108/m2


现场附加钢筋

/

5.52kg/ m2

3000t/m2

16.56


依《高钢规》,如果压型钢板双面镀锌达到双面275kg/m2,则可满足防腐要求。

总   计




102.22


注:边模、栓钉和混凝土两种楼板基本一致,故在此不列出比较。


3.安装费比较


根据我司长期使用这两种材料施工经验来比较



序   号

项         目

安装费

  备      注

1

钢筋桁架楼承板

  30/m2


2

闭口板YXB65-510

  10/m2


注:我司深圳腾讯大厦项目,两种材料均有使用,以上价格为该项目价格。


钢筋桁架的造价比闭口板的造价每平米多22元,本工程约100,000m2,则增加造价约22×100,000=2,200,000元,此笔费用不菲,也请业主慎重考虑。由于钢筋桁架单位重量较重,施工过程需要用吊车,针对本项目跨距不是很大(未超过4米),所以不建议采用钢筋桁架。

四.总结

    我们在选择楼板系统时要从结构的安全性和建筑的整体性出发,综合考虑。不仅楼板有足够的平面刚度,减少楼板自重,有利于现场安装方便及快速施工;还要衡量楼板体系的经济性,要看整个建筑物的综合经济指标和使用功能带来的附加效益。综上所述,无论是经济性,还是施工便利性,闭口板在本工程中均钢筋桁架更加适用。